Визначення характеристик просадочності

Лесовою (макропористою) породою називають особливий петрографічний тип континентальних глинистих порід, що утворилися за певних умов зміни рихлих опадів в кліматичних умовах недостатнього зволоження, розвитку степової рослинності. Найважливішою обов'язковою діагностичною ознакою лесових порід є їх макропористість. Вони володіють видимими неозброєним оком пустотами (макропорами), що значно перевершують розмір часток породи, мають форму канальців, які пронизують породу у вертикальному напрямі. Лесові породи при замочуванні без збільшення навантаження нерідко дають значні додаткові осідання (просідання). Основна причина просадочності лесових порід полягає в тому, що під впливом води в них руйнуються структурні зв'язки, відбувається обпливання макропор і порушується природна будова і складання.

Характеристики просадочності при замочуванні грунту водою (відносну просадочність і початковий просадочний тиск) визначаємо згідно ГОСТ 23161-78.

Характеристики слід визначати по відносній деформації, отриманій за результатами випробувань зразків грунту непорушеного складання в компресійних приладах.

Випробування належить проводити на зразках грунту із замочуванням їх водою при тиску, що послідовно збільшується ступенями.

Випробування просідаючих грунтів в компресійних приладах слід виконувати за схемами:

“однієї кривої” - для визначення відносної просадочності при одній заданій величині тиску;

“двох кривих” - для визначення відносної просадочності при різних тисках і початковому просадочному тиску.

початок замочування

Рис. 6.1 Компресійні криві лесових грунтів: а) по методу “однієї кривої”; б)по методу “двох кривих”; 1 – крива для зразка грунту природної вологості; 2 – крива для зразка грунту штучно замоченого.

Зразки грунтів (моноліти) для випробувань слід відбирати з відкритих вироблень - шурфів, котлованів, розчищень і так далі.

Початковий посадочний тиск – мінімальний тиск, при якому виявляються просадочні властивості грунту при його повному водонасиченні.

Відносна просадочність – відношення додаткового зменшення висоти зразка грунту в результаті його замочування при певному вертикальному тиску до висоти зразка з природною вологістю при природному тиску на глибині відбору зразка.

Обладнання і матеріали

Для випробувань просадочних грунтів належить застосовувати компресійні прилади, що складаються з наступних основних вузлів і деталей. Конструкція компресійного приладу повинна забезпечувати: подачу води до зразка знизу і відведення її; центровану передачу навантаження на штамп (зразок грунту); можливість навантаження на штамп ступенями тиску від 0,01 до 0,05 МПа; постійність кожного ступеня тиску; нерухомість робочого кільця при випробуваннях; вимірювання вертикальних деформацій зразків грунту з точністю 0,01 мм.

Компресійні прилади необхідно тарувати не рідше ніж один раз в рік для урахування власних пружних деформацій при визначенні деформацій зразків грунту. Для тарування приладу в робоче кільце слід закласти спеціальний металевий вкладиш з двома паперовими фільтрами, змоченими водою, і проводити навантаження ступенями тиску 0,05 МПа, витримуючи їх по 2 хвл., до максимального тиску на вкладиш 0,8 МПа, вимірюючи по індикаторах пружні деформації приладу.

За результатами тарування слід скласти таблицю величин пружних деформацій приладу при різних тисках (r).

Послідовність визначення

1. Зразки грунту для випробувань слід відбирати з моноліту робочим кільцем компресійного приладу методом ріжучого кільця по ГОСТ 5180-84 з урахуванням виконання слідуючої вимоги: підготовлені зразки грунту при випробуванні повинні мати по відношенню до напряму навантаження орієнтування, відповідне заляганню грунту в масиві. Підготовлений зразок грунту в робочому кільці слід відразу ж зважити з точністю 0,01 г і помістити в компресійний прилад.

2. Для випробовуваних зразків грунту необхідно визначити фізичні характеристики: вологість, щільність, щільність скелета, вологість на межах розкочування і текучості - по ГОСТ 5180-84, а також обчислити коефіцієнт пористості, ступінь вологості і число пластичності.

3. Робоче кільце із зразком грунту слід помістити на кришку піддону компресійного приладу гострим краєм вгору (заздалегідь торці зразка покрити паперовим фільтром) і потім провести збірку компресійного приладу: загвинтити сполучну муфту і встановити штамп. До зібраного приладу необхідно приєднати механізм навантаження, далі слід укріпити індикатори і записати їх початкові показання в робочому журналі.

4. При випробуваннях за схемою “однієї кривої” навантаження штампу на зразок грунту з природною вологістю слід проводити рівнями до заданого тиску Р₃. Величину Р₃ слід приймати рівній (з погрішністю ±10%) сумарному тиску від власної маси грунту у водонасиченому стані і від проектованого фундаменту, або лише від маси грунту (залежно від вигляду посадочних деформацій, для розрахунку яких визначаються характеристики просадочности) на глибині відбору зразка.

Після умовної стабілізації осідання зразка грунту на останньому рівні тиску, що відповідає Р₃, зразок грунту необхідно замочити водою, продовжуючи замочування до умовної стабілізації просідання.

5. Випробування за схемою “двох кривих” належить проводити на двох зразках грунту, відібраних з одного моноліту. Один зразок слід випробовувати у відповідності с п. 4, другий зразок необхідно до його навантаження замочити (без вживання аретира) до повного водонасичення, починаючи замочування не менше чим за 3 год. до передачі першого рівня тиску при випробуваннях просадочних супісків і 6 год. - при випробуваннях просадочних суглинків і глин. Потім слід проводити навантаження штампу на зразок рівнями до заданого тиску Р₃, продовжуючи замочування.

Величину Р₃ у випробуваннях за схемою “двох кривих” слід приймати в інтервалі 0,2—0,4 МПа з врахуванням передбачуваного сумарного тиску в основі проектованих фундаментів.

Зразки грунту, що випробовуються за схемою “двох кривих”, не повинні відрізнятися по щільності скелета більш ніж на 0,03 г/см³ і по вологості — на 2% (0,02 частки одиниці).

6. Ступені тиску у випробуваннях по пп. 4 і 5 слід приймати рівними 0,05 МПа.

В окремих випадках, при випробуваннях за схемою “однієї кривої” і Р₃ < 0,15 МПа, рівні тиску повинні складати 0,025 МПа.

Кожен ступінь тиску необхідно витримувати до умовної стабілізації осідання зразка грунту. За умовну стабілізацію осідання і просідання належить приймати приріст деформації зразка, що не перевищує 0,01 мм за 3 год.

7. Після прикладання кожного ступеня тиску або після замочування зразка грунту слід проводити відліки по індикаторах, реєструючи деформації зразка: через 5, 10 і 30 хвл від початку випробувань, потім через кожну годину до кінця робочого дня, а в наступні дні через кожних 3 год. до умовної стабілізації деформацій.

8. Замочування зразків грунту водою слід проводити від низу до верху в послідовності, визначуваною схемою випробувань (пп. 4 і 5) при незмінному градієнті напору, рівному 1—1,1. Воду необхідно залити в піддон компресійного приладу через відвідну трубку з воронкою і потім підтримувати рівень води у воронці по верхньому торцю зразка грунту до закінчення випробувань.

Для замочування зразків грунту належить використовувати воду питної якості температурою 10—25°С.

9. Після закінчення випробувань необхідно злити воду з приладу, швидко розвантажити зразок грунту, витягнути робоче кільце із зразком, видалити краплі води з його поверхні за допомогою фільтрувального паперу, зважити робоче кільце із зразком для визначення щільності скелета грунту після випробувань і відібрати дві проби для випробування на вологість.

10. За результатами випробувань просадочного грунту в компресійному приладі слід визначати по відповідним записам в журналі випробувань:

а) величини абсолютного стискування (осідання) зразка грунту h_i в мм з точністю 0,01, обчислені як середні арифметичні значення показників індикаторів;

б) величини відносного стискування зразків грунту з точністю 0,001 при відповідних значеннях тиску P_i і умовно стабілізованих деформаціях по формулі

,

де r — поправка на пружну деформацію приладу при тиску Р_i, визначувана за результатами тарування, мм;

h₀ — висота зразка грунту з природною вологістю при природному тиску (на глибині відбору зразка), рівна

де h_ķ — початкова висота зразка грунту (висота робочого кільця), мм;

— абсолютне стискування зразка грунту з природною вологістю при природному тиску, мм.

11. По величинах відносного стискування зразків слід будувати графік залежності з відображенням деформацій просідання.

У випадках набухання зразка грунту, що замочується до навантаження (при випробуваннях за схемою “двох кривих”), необхідно визначати вільне відносне набухання , як відношення збільшення висоти зразка до його початкової висоти; точку, відповідну , слід включати в графік , відкладаючи її на осі ординат вгору від осі абсцис.

12. Відносну просадочність грунту при заданому тиску Р_з по випробуваннях за схемою “однієї кривої” слід визначати як додаткове відносне стискування зразка грунту в результаті замочування по формулі

де — додаткове стискування (просідання) грунту внаслідок замочування;

— висота зразка грунту з природною вологістю при заданому тиску;

— висота зразка грунту після додаткового стискування (просідання) в результаті замочування.

Величини відносної просадочності для різних тисків при випробуваннях за схемою “двох кривих” належить визначати як різницю значень відносного стискування зразків у водонасиченому стані і природній вологості або різниці ординат відповідних кривих графіка . По значеннях слід будувати графік залежності відносної просадочності від тиску .

13. Початковий тиск просадочності Р_sl слід визначати по графіку залежності відносної просадочности від тиску приймаючи за величину Р_sl той тиск, при якому відносна просадочність складає 0,01.

14. Результати визначення відносної просадочності необхідно виражати з точністю 0,001; початкового посадочного тиску - з точністю 0,01 МПа і реєструвати в журналі випробувань з вказівкою найменування виду грунту і значень його фізичних характеристик.

Лабораторний номер випробування	Дата	Час	Вага вантажу на підвісці важеля, кг	Тиск на зразок, МПа	Поправка на деформацію приладу, мм

Показання індикаторів	Деформація зразка, мм	Відносне стискування (набухання) зразка	Відомості про замочування зразка	Примітки
И1	И2	середні

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7